JP2018189969A - Device and method for emitting light beam intended to form image, projection system, and display using device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像を形成することを目的とする光ビームを放射する装置及び方法、前記装置を使用する投影システム、並びに前記システムを使用するディスプレイに関する。 The present invention relates to an apparatus and method for emitting a light beam intended to form an image, a projection system using said apparatus, and a display using said system.
本発明は、例えば自動車において、車両の利用者、特に運転者に情報を通知するために応用される。 The present invention is applied to notify information to a vehicle user, particularly a driver, in an automobile, for example.
自動車にいわゆるヘッドアップディスプレイシステムを備え付けることが知られている。このようなシステムは、自動車運転者の視界に設置され、自動車の状態、交通その他に関する情報を表示する。 It is known to equip a car with a so-called head-up display system. Such a system is installed in the vehicle driver's field of view and displays information about the state of the vehicle, traffic and others.
運転の妨げにならないようにするためには、投影画像の輝度を周囲の明るさに適応させる必要がある。特に、投影画像の光強度が、昼間の行程と夜間の行程とで、又はトンネルの通過時に、大きく異なるようにすることが必要である。 In order not to hinder driving, it is necessary to adapt the brightness of the projected image to the ambient brightness. In particular, it is necessary that the light intensity of the projected image be greatly different between the daytime stroke and the nighttime stroke or when passing through the tunnel.
発光ダイオードを使用するヘッドアップディスプレイにおいて、ダイオードの供給電流を制御することにより、投影画像の輝度を変化させることが提案されている。このような装置により、輝度を十分に適応させることができるものの、昼間の輝度は不適切なままである。 In a head-up display using a light emitting diode, it has been proposed to change the brightness of a projected image by controlling the supply current of the diode. With such a device, the brightness can be adequately adapted, but the daytime brightness remains inadequate.
この欠点を補うために、レーザタイプの光源を使用するディスプレイが知られている。
しかしながらこの場合、光源に供給する電流量を制御することで輝度を適応させるやり方では、画像の光強度を十分に減らすことは出来ない。例えば、昼間の運転状態において約１００００Ｃｄ／ｍ２、夜間の運転状態において約５Ｃｄ／ｍ２の光強度を有することが望ましいと考えられる場合、運転状態が一方から他方に変化する時には、輝度を係数２０００で減少させる必要があると言える。
To compensate for this drawback, displays using laser type light sources are known.
However, in this case, the light intensity of the image cannot be reduced sufficiently by adjusting the luminance by controlling the amount of current supplied to the light source. For example, about 10000 cd / m 2 in daytime operation state, if it is considered desirable to have a light intensity of about 5Cd / m 2 at night driving state, when the operating condition is changed from one to the other, the coefficient luminance It can be said that it is necessary to reduce the value by 2000.
出願人は、光源の電流供給を制御すること（例えば、パルス幅変調技術や使用される電流の振幅制御を用いることによる）により、投影画像の輝度を適応させる技術の研究を行ったが、これらの技術には限界があることを示している。ダイオードの線形動作に関しては、パルス持続時間及び電流振幅を最小にすることが特に必要である。 The applicant has studied technologies that adapt the brightness of the projected image by controlling the current supply of the light source (for example, by using a pulse width modulation technique or an amplitude control of the current used). This indicates that there are limitations to this technology. For diode linear operation, it is particularly necessary to minimize pulse duration and current amplitude.
本発明の目的は、画像を形成することを目的とする光ビームを放射する装置を提案することによって上記問題を解決することであり、前記装置は、レーザタイプのビームを夫々放射する１つ以上の光源を含み、前記装置は、１つのレーザビームから、又は前記レーザビームを組み合わせて集めることによって前記光ビームを形成するように構成される。「集める」とは、前記レーザビームが組み合わされた後、光ビーム中ではなお個別に存在していても、肉眼からは単一の光ビームに見えるように形成されることを意味する。簡潔化のため、用語「光ビーム」は以下においても、レーザビームが集められた後のそれらの組み合わせを示すものとする。 An object of the present invention is to solve the above problem by proposing an apparatus that emits a light beam intended to form an image, said apparatus emitting one or more laser-type beams, respectively. And the apparatus is configured to form the light beam from one laser beam or by combining the laser beams. “Collect” means that after the laser beams are combined, they are formed to appear to the naked eye as a single light beam, even though they are still individually present in the light beam. For the sake of brevity, the term “light beam” will also refer to their combination after the laser beam has been collected.
本発明によれば、前記装置は、前記１つ以上の前記光源の下流に配置され、光ビームの光強度を変化させることを可能にする、減衰手段を含む。減衰手段は、１つ以上の前記ビームに介挿することができる進退自在の１つ以上のフィルタを含む。用語「光強度（optical power）」は、１つ以上の光源によって放射された光束の光パワー（light power）を意味する。光強度は、例えば、光束を受けるフォトダイオードによって発生した電流からミリワット（ｍＷ）で測定することが可能である。あるいは同様に、平方メートル当たりのカンデラ（Ｃｄ／ｍ２）で測定することや、所定の面積に対して光束が生成する照度から測定することも可能である。 According to the invention, the device comprises attenuating means which are arranged downstream of the one or more light sources and make it possible to change the light intensity of the light beam. The attenuating means includes one or more filters that can be moved back and forth that can be inserted into one or more of the beams. The term “optical power” means the light power of a light beam emitted by one or more light sources. The light intensity can be measured, for example, in milliwatts (mW) from the current generated by the photodiode that receives the light beam. Alternatively, it is also possible to measure with a candela per square meter (Cd / m 2 ) or from the illuminance generated by the light flux for a predetermined area.
電流供給の制御以外の方法で作動する特定の手段を用いてレーザ源から放射される光ビームを減衰させることで、光強度を減少させることの可能性が大きくなる。その結果として、昼間に高輝度、夜間に低輝度といった特長を同時に得ることが可能である。 Attenuating the light beam emitted from the laser source using specific means operating in a way other than controlling the current supply increases the possibility of reducing the light intensity. As a result, it is possible to simultaneously obtain features such as high luminance during the day and low luminance at night.
本発明の１つの態様によれば、前記装置は、前記フィルタまたは前記各フィルタを前記１つ以上のビームに対して変位させることができるアクチュエータを含む。 According to one aspect of the invention, the apparatus includes an actuator capable of displacing the filter or each filter with respect to the one or more beams.
前記フィルタは、漸進的（プログレッシブ）なフィルタ能力を呈することができる。第１実施形態によれば、前記フィルタは、所定の方向Ｄに沿って増大するフィルタ能力を呈するプレートであり、前記フィルタは前記所定の方向に可動である。他の実施形態によれば、前記フィルタはディスクであり、当該ディスクの中心周りの角度に沿って増大するフィルタ能力を呈し、前記ディスクはその中心周りに回転することができる。 The filter may exhibit a progressive filter capability. According to the first embodiment, the filter is a plate exhibiting a filter capability that increases along a predetermined direction D, and the filter is movable in the predetermined direction. According to another embodiment, the filter is a disk, exhibiting a filtering ability that increases along an angle around the center of the disk, the disk being able to rotate around its center.
前述の態様と組み合わせ可能な、本発明のもう１つの態様によれば、前記放射装置は、前記光源の電流供給を制御する手段を含んでも良く、前記制御手段は、前記光ビームの光強度の追加調整を行うように構成される。このようにして、減衰手段及び制御手段による光強度の調整能力は組み合わされ、所望の減衰係数、特には少なくとも１０００、更には２０００の減衰係数が得られる。 According to another aspect of the present invention, which can be combined with the above aspect, the radiation device may comprise means for controlling the current supply of the light source, the control means comprising the light intensity of the light beam. Configured to make additional adjustments. In this way, the light intensity adjustment capabilities by the attenuation means and the control means are combined to obtain a desired attenuation coefficient, in particular an attenuation coefficient of at least 1000 and even 2000.
前記制御手段は、前記レーザビームの光強度の線形電流調節を行うことができるように構成され、前記レーザビームの各々に割り当てられた光強度の比率に応じて光ビームの色が選択できる。このようにして、色の選択のための調節方法を利用できる。 The control means is configured to perform linear current adjustment of the light intensity of the laser beam, and can select the color of the light beam according to the ratio of the light intensity assigned to each of the laser beams. In this way, an adjustment method for color selection can be used.
前記制御手段は、前記光ビームの光強度の前記追加調整を行うために、前記レーザビームの光強度をパルス幅変調により調節するようにも構成できる。このようにして、光強度の追加調整のための調節方法を利用できる。換言すると、減衰係数は、前記レーザ源の供給電流のパルス幅変調と前記減衰手段とを組み合わされた結果、生じ得るものであり、ここで、前記変調は、前記制御手段を、用いて実行される。 The control means may be configured to adjust the light intensity of the laser beam by pulse width modulation in order to perform the additional adjustment of the light intensity of the light beam. In this way, an adjustment method for additional adjustment of light intensity can be used. In other words, the attenuation coefficient can occur as a result of the combination of the pulse width modulation of the supply current of the laser source and the attenuation means, where the modulation is performed using the control means. The
更に正確には、前記制御手段は、前記パルス幅変調の調節について、例えば５〜２０、とりわけ１０の減衰係数により、前記追加調整を行うように構成される。減衰手段に関しては、とりわけいくつかのフィルタを直列に配置することにより、１００〜３００、とりわけ約２００の減衰係数を得ることが可能である。 More precisely, the control means are arranged to make the additional adjustment, for example by means of an attenuation factor of 5 to 20, in particular 10 for the adjustment of the pulse width modulation. With respect to the attenuating means, it is possible to obtain an attenuation coefficient of 100 to 300, especially about 200, especially by arranging several filters in series.
場合により前述の特徴の全部又は一部と組み合わされる、一緒に又は個別に用いることができる本発明の他の特徴によれば、
− 前記減衰手段は、前記レーザビームの少なくとも１つの光強度を、前記他方のレーザビームの少なくとも１つとの組み合わせ前に、変化させるように構成され、これに加えてあるいはこれに代えて、前記減衰手段は、前記レーザビームの組み合わせからなる前記光ビームの光強度を変化させるように構成され、
− 前記装置は、周囲輝度を検出する手段と、前記検出手段によって検出された周囲輝度に応じて前記減衰手段に作用することを可能にする処理手段とを更に含む。
According to other features of the invention which may be used together or individually, optionally combined with all or part of the aforementioned features,
The attenuation means is arranged to change the intensity of at least one of the laser beams before combining with at least one of the other laser beams, in addition to or instead of the attenuation; The means is configured to change the light intensity of the light beam comprising a combination of the laser beams,
The device further comprises means for detecting the ambient brightness and processing means enabling to act on the attenuation means in accordance with the ambient brightness detected by the detection means;
有利には、前記放射装置は、少なくとも３つのレーザ源を含み、３つのレーザ源は、夫々単色光ビームを放射することが可能である。 Advantageously, the radiation device comprises at least three laser sources, each of which can emit a monochromatic light beam.
こうした次第で、本発明は、上記のような光ビームを放射する装置を含む画像投影システムにも関する。 In view of this, the present invention also relates to an image projection system comprising an apparatus for emitting a light beam as described above.
前記システムは、例えば、前記光ビームから画像を形成する手段を含む。前記減衰手段は、前記画像形成手段の上流及び／又は下流に配置することができる。 The system includes, for example, means for forming an image from the light beam. The attenuation means can be arranged upstream and / or downstream of the image forming means.
前記画像形成手段は、例えば、前記放射装置の１つ以上の光源から生成される画像が形成されるディフューザスクリーンを含む。 The image forming means includes, for example, a diffuser screen on which an image generated from one or more light sources of the radiation device is formed.
第１の実施によれば、前記画像形成手段は、前記放射装置によって発生した光ビームからディフューザスクリーン上に画像を形成する、光ビームを発生させるレーザ走査プロジェクタを更に含む。 According to a first implementation, the image forming means further includes a laser scanning projector for generating a light beam that forms an image on a diffuser screen from the light beam generated by the radiation device.
もう１つの実施態様によれば、前記画像形成手段は、１つ以上の光源と、ディフューザスクリーンとの間に配置されたマイクロミラーアレイを含むプロジェクタを含み、マイクロミラーアレイは、第２投影画像が形成されるディフューザスクリーン上に第１投影画像を形成する。 According to another embodiment, the image forming means includes a projector including a micromirror array disposed between one or more light sources and a diffuser screen, wherein the micromirror array has a second projection image. A first projection image is formed on the formed diffuser screen.
本発明は、上記のような投影システムを含むヘッドアップディスプレイシステムも含む。 The present invention also includes a head-up display system including the projection system as described above.
かかるシステムは、例えば、ステアリングホイールと、車両のフロントガラスとの間、又はフロントガラス自体に配置されることが可能な半反射板を含む。 Such a system includes, for example, a semi-reflective plate that can be placed between the steering wheel and the windshield of the vehicle or on the windshield itself.
本発明によるシステムは、ディフューザスクリーンと、半反射板との間で画像の経路内に配置された反射装置を更に含んでも良い。かかる反射装置は、画像を放射装置の所定の位置から所望の場所に送信しながら、投影装置を更に容易に設置することを可能にする。 The system according to the invention may further comprise a reflector device arranged in the image path between the diffuser screen and the semi-reflector. Such a reflection device makes it possible to install the projection device more easily while transmitting an image from a predetermined position of the radiation device to a desired location.
本発明は、画像を形成することを目的とする光ビームを放射する方法であって、レーザタイプのビームを夫々放射する１つ以上の光源が与えられ、前記光ビームが、１つのレーザビームから、又は前記レーザビームを組み合わせて集めることによって形成され、かつ前記光ビームの光強度が、前記１つ以上の光源の下流に配置された減衰手段を用いて、変化させられる方法にも関する。 The present invention is a method of emitting a light beam intended to form an image, wherein one or more light sources each emitting a laser type beam are provided, said light beam being derived from one laser beam. Or a method in which the light intensity of the light beam is changed using attenuation means disposed downstream of the one or more light sources.
特にすでに前述の特徴により、前記１つ以上の光源の電流供給を制御する手段を用いて、前記光ビームの光強度の追加調整を行うことも可能である。 In particular, due to the features already mentioned, it is also possible to make additional adjustments to the light intensity of the light beam using means for controlling the current supply of the one or more light sources.
有利には、前記方法は、前述の放射装置を使用する。 Advantageously, the method uses the aforementioned radiation device.
本発明の他の特徴、詳細及び利点については、図面を参照の上、以下の記載を読めば更に明瞭に理解されるであろう。 Other features, details and advantages of the present invention will be more clearly understood when the following description is read in conjunction with the drawings.
なお、図面は、本発明を詳細に開示することで本発明を使用可能とするものであるが、必要に応じて、本発明をさらに明確にするために使用することも当然可能である。 The drawings disclose the present invention in detail so that the present invention can be used. However, the present invention can naturally be used to further clarify the present invention as necessary.
図１に示すように、本発明は第一に、画像を形成することを目的とする光ビームを放射する装置１に関する。かかる装置は、特に、自動車のヘッドアップディスプレイを備えることを目的とし、そこには、車両に関する情報の少なくとも１つの項目が投影される。 As shown in FIG. 1, the present invention relates firstly to an apparatus 1 for emitting a light beam intended to form an image. Such a device is particularly intended to comprise an automobile head-up display, onto which at least one item of information about the vehicle is projected.
前記装置は、１つ以上の光源４、５、６を含み、各々がレーザタイプのビーム７、８、９を放射する。光源は、例えばレーザ源、概してレーザダイオードであり、各々のレーザ源は、単色の（すなわち単一色からなる）ビームを放射する。 The device comprises one or more light sources 4, 5, 6 each emitting a laser-type beam 7, 8, 9. The light source is, for example, a laser source, generally a laser diode, and each laser source emits a monochromatic (ie, composed of a single color) beam.
前記装置は、ここで複数の（この場合は３つの）光源４、５、６を含み、前記装置は、前記光源４、５、６によって夫々個別に放射されたビーム７、８、９を集めて組み合わせることによって光ビーム１０を形成するように構成される。更に正確には、光源は、光源毎に異なる色を放射するものであってもよい。色は、例えば赤、緑、又は青（ＲＧＢ）である。 The device here comprises a plurality of (in this case three) light sources 4, 5, 6 which collect the beams 7, 8, 9 individually emitted by the light sources 4, 5, 6 respectively. Are combined to form the light beam 10. More precisely, the light sources may emit different colors for each light source. The color is, for example, red, green, or blue (RGB).
光源の光強度は、１つ以上のレーザ源の供給電流を用いることにより夫々個別に制御される。所定の光強度において、光ビーム１０の色は、レーザダイオード間のパワー比が確立することにより、夫々決定される。例えば、白色光を得るためには、光強度は、比率として、緑色ダイオード６０、青色ダイオード３０、赤色ダイオード１０、の配分が確立されなければならない。以下に記載するように、光源の各々の光強度は、光ビーム１０の光強度を変調するために制御してもよい。 The light intensity of the light source is individually controlled by using the supply current of one or more laser sources. At a given light intensity, the color of the light beam 10 is determined by establishing a power ratio between the laser diodes. For example, in order to obtain white light, the distribution of the green diode 60, the blue diode 30, and the red diode 10 must be established as a ratio of the light intensity. As described below, the light intensity of each of the light sources may be controlled to modulate the light intensity of the light beam 10.
光源の各々から放射されたビーム７、８、９は、例えば、互いに平行に配向された後に同じ方向に反射し、組み合わされることで、前記共通の光ビーム１０形成する。この目的のため、ここで前記装置１は、ダイクロイックミラー又は組み合わせ板１１のような、波長範囲にわたって半透明な光学素子を含むことで、前記光源の各々から放射されたビーム７、８、９を遮り、かつそれらを前記ビーム１０の方向に組み合わせる。 The beams 7, 8, 9 emitted from each of the light sources are, for example, aligned in parallel to each other, then reflected in the same direction, and combined to form the common light beam 10. For this purpose, the device 1 now includes beams 7, 8, 9 emitted from each of the light sources by including translucent optical elements such as dichroic mirrors or combination plates 11 over a wavelength range. Intercept and combine them in the direction of the beam 10.
更に一般的には、前記装置１は、前記光ビーム１０を前記１つ以上のレーザビーム７、８、９からなるように構成されるが、多くの光源４、５、６を用いても良い。単一の光源を用いた場合、光ビーム１０は、その使用される単一の光源によって放射されたレーザビームから構成され、得られた画像は、その結果単色であり、前記色の階調により、それを形成する点の各々に適用される異なる光強度から構成される。複数の光源、典型的には前述の３つの光源４、５、６を用いた場合、前記光ビームを形成する前記共通のビーム１０は、色のスペクトルによる画像の構築を可能にし、色のスペクトルの解像度は、前記光源４、５、６のパワー供給の制御の精密さに対応する。 More generally, the apparatus 1 is configured so that the light beam 10 comprises the one or more laser beams 7, 8, 9 but many light sources 4, 5, 6 may be used. . When a single light source is used, the light beam 10 is composed of a laser beam emitted by the single light source used, and the resulting image is consequently monochromatic, depending on the tone of the color. , Composed of different light intensities applied to each of the points forming it. When using a plurality of light sources, typically the three light sources 4, 5, 6 described above, the common beam 10 forming the light beam enables the construction of an image with a color spectrum and the color spectrum. The resolution corresponds to the precision of the power supply control of the light sources 4, 5, 6.
本発明によれば、前記装置１は、前記１つ以上の光源４、５、６の下流に配置された減衰手段１２を含み、光ビーム１０の光強度を変化させることを可能にする。減衰手段１２は、前記１つ以上のビーム７、８、９、１０に介挿することができる１つ以上の進退可能なフィルタ２０を含む。ここでは、光ビーム１０の飛跡内に単一のフィルタ２０が設けられている。換言すると、光源の電流供給を制御することによって光ビーム１０に与えられる色及び／又は強度に対し、前記減衰手段１２は、光ビームに対する前記１つ以上のフィルタの位置の関数として、１つ以上のビーム７、８、９、１０の光強度を変化させることを可能にする。特に、ビームの光強度を昼間の運転状態及び夜間の運転状態に適応させることが可能である。 According to the present invention, the device 1 includes attenuating means 12 arranged downstream of the one or more light sources 4, 5, 6 and makes it possible to change the light intensity of the light beam 10. The attenuation means 12 includes one or more retractable filters 20 that can be inserted into the one or more beams 7, 8, 9, 10. Here, a single filter 20 is provided in the track of the light beam 10. In other words, for the color and / or intensity imparted to the light beam 10 by controlling the current supply of the light source, the attenuating means 12 is one or more as a function of the position of the one or more filters relative to the light beam. The light intensity of the beams 7, 8, 9, and 10 can be changed. In particular, the light intensity of the beam can be adapted to daytime driving conditions and nighttime driving conditions.
前記装置は、前記光源の電流供給を制御する手段を含んでも良い。前述のように、制御手段は、光ビーム１０の色を選択することを可能にする。 The apparatus may include means for controlling the current supply of the light source. As mentioned above, the control means makes it possible to select the color of the light beam 10.
更に正確には、前記制御手段は、例えば、前記レーザビーム７、８、９の各々に割り当てられた光強度の比率により、光ビーム１０の前記色の選択を行うために、前記レーザビーム７、８、９の光強度の線形電流を調節するように構成される。例えば、前記レーザビーム７、８、９の各々の６４レベルの光強度に対応する６ビットでの色の符号化を行うことが可能である。 More precisely, the control means, for example, to select the color of the light beam 10 according to the ratio of the light intensity assigned to each of the laser beams 7, 8, 9, It is configured to adjust a linear current of 8, 9 light intensity. For example, it is possible to perform 6-bit color encoding corresponding to 64 levels of light intensity of each of the laser beams 7, 8, 9.
前記制御手段は、前記光ビームの光強度の追加調整を行うようにも構成できる。このようにして、特に高い減衰係数を実現できる。 The control means can also be configured to perform additional adjustment of the light intensity of the light beam. In this way, a particularly high attenuation coefficient can be realized.
更に正確には、前記制御手段は、とりわけ５〜２０、特に約１０の減衰係数により、前記光ビーム１０の光強度の前記追加調整を行うように、前記レーザビーム７、８、９の光強度のパルス幅変調により調節するように構成される。 More precisely, the light intensity of the laser beams 7, 8, 9 is such that the control means performs the additional adjustment of the light intensity of the light beam 10, in particular by an attenuation factor of 5-20, in particular about 10. It is comprised so that it may adjust by pulse width modulation.
このようにして、前記光ビーム１０の色及び／又は光強度を調整することが可能である。前記制御手段は、例えば、図示しないがマイクロコントローラを含む。 In this way, the color and / or light intensity of the light beam 10 can be adjusted. The control means includes, for example, a microcontroller (not shown).
図２および図３に示すように、前記フィルタ２０は漸進的なフィルタ能力を有する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the filter 20 has a gradual filter capability.
より詳細には、図２の実施形態によれば、前記フィルタ２０は所定の方向Ｄに沿って増大するフィルタ能力を有するプレートである。前記プレートは、例えば、矩形であり、この矩形の長さに沿って増大するフィルタ能力を有することを可能とする、増大する不透明度を呈する。前記フィルタ２０は、さらに、前記所定の方向に並進運動することができる。前記フィルタは、ビームを横断、特に直交するように配向されている。前記プレートの前記所定方向位置に従って、フィルタ２０のフィルタ能力すなわちビームの減衰係数が変化し、プレートの一端２１ａにおけるビームのほぼ完全透過に対応する減衰率から、他端２１ｂにおけるビームの非常に弱い透過に対応する減衰率に至る、ということを理解することができる。 More specifically, according to the embodiment of FIG. 2, the filter 20 is a plate having a filtering ability that increases along a predetermined direction D. The plate is, for example, rectangular and exhibits increasing opacity that allows it to have a filtering capacity that increases along the length of the rectangle. The filter 20 can further translate in the predetermined direction. The filter is oriented to traverse the beam, in particular orthogonal. According to the predetermined position of the plate, the filter capacity of the filter 20, ie the beam attenuation coefficient, changes, and from the attenuation factor corresponding to almost complete transmission of the beam at one end 21a of the plate, the very weak transmission of the beam at the other end 21b. It can be understood that the attenuation rate corresponding to is reached.
図３の実施形態によれば、前記フィルタ２０は当該ディスクの中心周りの角度に沿って増大するフィルタ能力を有するディスク(円盤)である。前記フィルタ２０は、さらに、当該ディスクの中心周りに回転することができる。前記ディスクは、ビームを横断、特に直交するように配向されている。前記ディスクの角度位置に従って、フィルタ２０のフィルタ能力すなわちビームの減衰係数が変化し、所定角度の回転ここでは３６０度の回転により、ビームのほぼ完全透過に対応する減衰率から、ビームの非常に弱い透過に対応する減衰率に至る、ということを理解することができる。 According to the embodiment of FIG. 3, the filter 20 is a disk (disk) having a filtering capability that increases along an angle around the center of the disk. The filter 20 can further rotate around the center of the disc. The disc is oriented to traverse the beam, in particular orthogonal. Depending on the angular position of the disk, the filter capacity of the filter 20, ie the beam attenuation coefficient, changes, and with a given angle of rotation, here 360 degrees, the beam is very weak from an attenuation factor corresponding to almost perfect transmission of the beam. It can be understood that the attenuation rate corresponding to the transmission is reached.
再び図１を参照すると、前記装置はさらに、前記ビームに対して前記フィルタまたは前記フィルタの各々を変位させることができるアクチュエータ２２を含むことができる。先の実施形態によれば、これは、微小ラムまたはステッパモータを伴う必要があるかもしれない。 Referring again to FIG. 1, the apparatus can further include an actuator 22 that can displace the filter or each of the filters relative to the beam. According to previous embodiments, this may need to involve a micro ram or stepper motor.
前記フィルタのおかげで、あるいはいくつかのフィルタを直列に配置したおかでで、前記減衰手段は約２００の減衰係数を得ることが可能であり、制御手段、特にパルス幅変調に由来する減衰係数と組み合わされると、前述の２０００のレベルに到達することも可能である。 Thanks to the filter or in the arrangement of several filters in series, the attenuation means can obtain an attenuation factor of about 200, with the attenuation factor derived from the control means, in particular pulse width modulation, and When combined, it is possible to reach the 2000 level mentioned above.
そのような次第で、図示した形状によれば、前記減衰手段１２は、共通の光ビーム１０の経路に配置される。換言すると、前記減衰手段１２は、前記共通の光ビーム１０の光強度を変化させるように構成される。更に正確には、既に述べたように、前記１つ以上のフィルタは、共通の光ビーム１０の経路に配置されても良い。 As such, according to the shape shown, the attenuation means 12 is arranged in the path of the common light beam 10. In other words, the attenuation means 12 is configured to change the light intensity of the common light beam 10. More precisely, as already mentioned, the one or more filters may be arranged in the path of the common light beam 10.
図示しないバリエーションによれば、前記減衰手段１２は、少なくとも部分的に、光源４、５、６によって放射されたビームの経路（この場合は前記光源４、５、６と、前記ミラー１１との間）に配置される。換言すると、前記減衰手段１２は、前記光源４、５、６によって夫々放射されたレーザビームの光強度を変化させるように構成される。更に正確には、前記１つ以上のフィルタは、前記光源４、５、６と、前記ミラー１１との間に配置される。当然のことながら、これら２つのバリエーションを組み合わせても良い。 According to a variation not shown, the attenuating means 12 is at least partly a path of the beam emitted by the light sources 4, 5, 6 (in this case between the light sources 4, 5, 6 and the mirror 11). ). In other words, the attenuation means 12 is configured to change the light intensity of the laser beam emitted by each of the light sources 4, 5, 6. More precisely, the one or more filters are arranged between the light sources 4, 5, 6 and the mirror 11. Of course, these two variations may be combined.
前記装置は、周囲輝度を検出する手段と、前記検出手段によって測定された周囲輝度に応じて前記減衰手段に作用することを可能にする処理手段とを更に含んでも良い。周囲輝度を検出する前記手段は、例えば、車両のダッシュボード上の表示スクリーンを修正したような、光検出器を含む。前記処理手段は、例えば、前述のマイクロコントローラのレベルで統合される。 The apparatus may further include means for detecting ambient brightness and processing means for enabling acting on the attenuation means in accordance with the ambient brightness measured by the detection means. The means for detecting ambient brightness includes a light detector, such as a modified display screen on a vehicle dashboard. The processing means are integrated at the level of the aforementioned microcontroller, for example.
図４に示すように、本発明は、前述のような放射装置１を含む画像投影システム１００にも関する。投影システム１００は、前記光ビーム１０から画像を形成する手段１０２を更に含む。 As shown in FIG. 4, the present invention also relates to an image projection system 100 including a radiation device 1 as described above. The projection system 100 further includes means 102 for forming an image from the light beam 10.
前記画像形成手段１０２、例えば、非限定的な例として、とりわけ６０Ｈｚに等しい周波数で走査を生成するために、光ビーム１０を水平及び垂直に移動させる機能をもつ走査発生器１１０を含む。走査発生器１１０は、光ビーム１０が、走査ビーム１０３として反射される微小電気機械システム（以下でＭＥＭＳと呼ぶ）を有する走査ミラーをとりわけ含む。かかるＭＥＭＳミラーは、例えば１ｍｍの直径を有する。ＭＥＭＳミラーは、前記画像形成手段１０２のディフューザスクリーン１１１の例えば６０Ｈｚのリフレッシュ周波数での走査を生成するために、２つの回転軸の周りを回転可能である。前記画像は、前記ディフューザ１１１上に形成される。あるいは、ＭＥＭＳミラーは、運動が連係される２つの可動平面ミラーに置き換えても良い。これらのミラーの一方は、水平軸に沿った走査に向けられても良く、他方のミラーは、垂直軸に沿った走査に向けられても良い。 The image forming means 102 includes, for example, as a non-limiting example, a scan generator 110 that has the function of moving the light beam 10 horizontally and vertically to generate a scan, particularly at a frequency equal to 60 Hz. Scan generator 110 includes, among other things, a scanning mirror having a microelectromechanical system (hereinafter referred to as MEMS) in which light beam 10 is reflected as scanning beam 103. Such a MEMS mirror has a diameter of, for example, 1 mm. The MEMS mirror is rotatable about two rotation axes in order to generate a scan of the diffuser screen 111 of the image forming means 102 with a refresh frequency of, for example, 60 Hz. The image is formed on the diffuser 111. Alternatively, the MEMS mirror may be replaced with two movable planar mirrors whose motion is linked. One of these mirrors may be directed for scanning along the horizontal axis, and the other mirror may be directed for scanning along the vertical axis.
画像が形成されるディフューザ１１１は、透明性による投影のための複雑な構造を有する透明投影スクリーンであっても良い。あるいは、ディフューザは、半透明であっても良い。ディフューザは、例えばガラス、とりわけすりガラスから、又はポリカーボネートから作られる。例として、ディフューザスクリーンは、射出瞳（射出瞳拡大器）タイプである。ディフューザスクリーンは、拡張した観察コーンを有することを可能にする。ディフューザスクリーンは、光ビームが横断する平面に伸長し、この走査ビーム１０３により得られる画像は、ディフューザスクリーン１１１の面の平面に形成される。 The diffuser 111 on which an image is formed may be a transparent projection screen having a complicated structure for projection by transparency. Alternatively, the diffuser may be translucent. The diffuser is made, for example, from glass, especially ground glass, or from polycarbonate. As an example, the diffuser screen is of the exit pupil (exit pupil expander) type. The diffuser screen makes it possible to have an extended viewing cone. The diffuser screen extends in a plane that the light beam crosses, and an image obtained by the scanning beam 103 is formed on the plane of the surface of the diffuser screen 111.
このディフューザスクリーンは、走査ビーム１０３を受ける。ディフューザスクリーンは、走査ビームが、ディフューザスクリーン１１１に到達する瞬間に走査ビーム１０３の方向に対して例えば３０°に等しい角度領域で、この走査ビーム１０３の分散を引き起こすように配設される。これを行うために、非限定的な例によれば、ディフューザスクリーンの面１１２は、走査ビーム１０３の分散を引き起こす凹凸を含むという意味で粗い。粗面１１２は、ビームが出る面、すなわち画像が形成される面に対応する。 This diffuser screen receives a scanning beam 103. The diffuser screen is arranged to cause dispersion of the scanning beam 103 in the angular region equal to, for example, 30 ° with respect to the direction of the scanning beam 103 at the moment when the scanning beam reaches the diffuser screen 111. To do this, according to a non-limiting example, the diffuser screen surface 112 is rough in the sense that it includes irregularities that cause dispersion of the scanning beam 103. The rough surface 112 corresponds to a surface from which a beam exits, that is, a surface on which an image is formed.
図示しないもう１つのバリエーションによれば、前記画像形成手段は、先に記載したように走査発生器を含まないが、マイクロミラーアレイ（デジタルマイクロミラーシステムとも呼ばれる）を含む。この形状において、画像は、マイクロミラーアレイのレベルで形成され、次にディフューザスクリーン上に投影される。一般的に、投影光学系は、アレイと、スクリーンとの間に置かれる。各マイクロミラーは、画像の画素に対応する。この実施態様において、画像は、最初はディフューザスクリーン上に形成されず、マイクロミラーアレイに以前形成された画像が受信される。 According to another variation not shown, the image forming means does not include a scan generator as described above, but includes a micromirror array (also called a digital micromirror system). In this shape, the image is formed at the level of the micromirror array and then projected onto the diffuser screen. Generally, the projection optical system is placed between the array and the screen. Each micromirror corresponds to an image pixel. In this embodiment, the image is not initially formed on the diffuser screen and the image previously formed on the micromirror array is received.
前記減衰手段１２は、図示した例のように、前記画像形成手段１０２の上流にあっても良いことが、注目されるべきである。前記減衰手段は、下流にあっても良い。バリエーションとして、減衰手段は、一方で走査発生器１１０又はマイクロミラーアレイと、他方でディフューザスクリーン１１１との間に配置されても良い。 It should be noted that the attenuation means 12 may be upstream of the image forming means 102 as in the illustrated example. The damping means may be downstream. As a variation, the attenuating means may be arranged between the scan generator 110 or the micromirror array on the one hand and the diffuser screen 111 on the other hand.
前記投影システムは、とりわけ走査ビーム１０３の経路に、種々のミラー１０４、１０６を更に含んでも良い。 The projection system may further include various mirrors 104, 106 in the path of the scanning beam 103, among others.
本発明は、前述のバリエーションのいずれかによる投影システム１００を含むディスプレイ、とりわけヘッドアップディスプレイにも関する。 The invention also relates to a display, in particular a head-up display, comprising the projection system 100 according to any of the aforementioned variations.
光ビームの運動方向でディフューザスクリーン１１１の下流に、前記ディスプレイは、少なくとも半反射板１２６と、ディフューザスクリーン１１１と、半反射板１２６との間で画像の経路内に配置された反射装置１２５とを含む。この図において、画像の経路は点線で示される３本の矢印３０によって表され、反射装置１２５上で反射した後、半反射板１２６を通して表示される。反射装置１２５は、画像を拡大し、及び／又は、半反射板１２６の透明性により、前記半反射板を通過させ、さらに装備車両のフロントガラスを通過させた画像を仮想スクリーン１３０のレベルで表示させる。 Downstream of the diffuser screen 111 in the direction of movement of the light beam, the display includes at least a semi-reflective plate 126, a diffuser screen 111, and a reflector 125 disposed in the image path between the semi-reflective plate 126. Including. In this figure, the path of the image is represented by three arrows 30 indicated by dotted lines, and after being reflected on the reflecting device 125, is displayed through the semi-reflecting plate 126. The reflection device 125 enlarges the image and / or displays the image that has passed through the semi-reflecting plate and the windshield of the equipped vehicle at the level of the virtual screen 130 due to the transparency of the semi-reflecting plate 126. Let
この透明板は、２０％以上の反射率を有し、ユーザが高コントラストで表示画像を見えるようにしつつ、板を通して車両の進むルートを見ることを可能にする。あるいは、画像の表示は、前記ディスプレイを備えた車両のフロントガラス上で行われても良い。 This transparent plate has a reflectance of 20% or more, and allows the user to see the route the vehicle travels through the plate while allowing the user to see the displayed image with high contrast. Or the display of an image may be performed on the windshield of the vehicle provided with the said display.
すでに述べたように、前記減衰手段は、画像形成装置１０２の下流で半反射板１２６に至るまでの間に配置されても良い。 As described above, the attenuating unit may be disposed between the image forming apparatus 102 and the semi-reflective plate 126.
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